Android实时获取音量（单位：分贝）

基础知识

度量声音强度，大家最熟悉的单位就是分贝（decibel，缩写为dB）。这是一个无纲量的相对单位，计算公式如下：


分子是测量值的声压，分母是参考值的声压（20微帕，人类所能听到的最小声压）。因此日常中说道声音强度是多少多少分贝时，都是默认了一个很小的参考值的。而Android设备传感器可以提供的物理量是场的幅值（amplitude），常用下列公式计算分贝值：


从SDK中读取了某段音频数据的振幅后，取最大振幅或平均振幅（可以用平方和平均，或绝对值的和平均），代入上述公式的A1。现在问题是，作为参考值的振幅A0取多少呢？博主查阅很多帖子、博文，这里是最一团浆糊的地方。有的博文取600，是基于它视噪音的振幅为600的假设，此时算出来的是相对背景噪音的分贝值，要是用户不对麦克风发出声音，算出的基本都是0分贝。而用户实际使用场景下的背景噪音大小千差万别，咱要是也照葫芦画瓢就不对了，尤其是对于那些制作绝对分贝计的需求，应找出20微帕声压值对应的振幅（或者也可以拿一个标准分贝计做校准参考）。博主比较懒，把A0定为1，即Android设备麦克风所能”听“到的最小声音振幅。这样拿到测量值振幅直接代入第二个公式的A1中，即可算出分贝值了。

Android API

使用麦克风需要在AndroidManifest.xml里申请相应权限：
[html] view plain copy<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />  
能够获得音源数据的类有两个：android.media.MediaRecorder和android.media.AudioRecord。

MediaRecorder：

这个类的对象初始化比较麻烦，因为它是被设计用来录制一段完整的音频并写入文件系统中的。但是初始化之后获得振幅却比较方便，我们直接用它的无参方法getMaxAmplitude即可获得一小段时间内音源数据中的最大振幅。不过取最大值的可能弊端是会受到极端数据的影响，使得后来计算的分贝值波动比较大。不过这个方法是很多录音应用计算音量等级所采用的办法。该方法返回的是0到32767范围的16位整型，原理可能是对一段值域为-32768到32767的音源数据取其中绝对值最大的值并返回。这个值与单位为帕斯卡的声压值是有线性函数关系的。另外需要注意的是第一次调用这个方法取得的值是0，代入公式中算出的分贝值是负无穷大，故需要在代码中对这种情况做判断。可以算出，由于getMaxAmplitude返回的数值最大是32767，因此算出的最大分贝值是90.3。也就是说，博主令参考振幅值为1，计算出的分贝值正常值域为0 dB 到90.3 dB。演示代码如下，基于hongfa.yy的代码改写：[java] view plain copypackage com.example.myapp;  
  
import java.io.File;  
import java.io.IOException;  
  
import android.media.MediaRecorder;  
import android.os.Handler;  
import android.util.Log;  
  
/** 
 * amr音频处理 
 * 
 * @author hongfa.yy 
 * @version 创建时间2012-11-21 下午4:33:28 
 */  
public class MediaRecorderDemo {  
    private final String TAG = "MediaRecord";  
    private MediaRecorder mMediaRecorder;  
    public static final int MAX_LENGTH = 1000 * 60 * 10;// 最大录音时长1000*60*10;  
    private String filePath;  
  
    public MediaRecorderDemo(){  
        this.filePath = "/dev/null";  
    }  
  
    public MediaRecorderDemo(File file) {  
        this.filePath = file.getAbsolutePath();  
    }  
  
    private long startTime;  
    private long endTime;  
  
    /** 
     * 开始录音 使用amr格式 
     * 
     *            录音文件 
     * @return 
     */  
    public void startRecord() {  
        // 开始录音  
        /* ①Initial：实例化MediaRecorder对象 */  
        if (mMediaRecorder == null)  
            mMediaRecorder = new MediaRecorder();  
        try {  
            /* ②setAudioSource/setVedioSource */  
            mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);// 设置麦克风  
            /* ②设置音频文件的编码：AAC/AMR_NB/AMR_MB/Default 声音的（波形）的采样 */  
            mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);  
                        /* 
             * ②设置输出文件的格式：THREE_GPP/MPEG-4/RAW_AMR/Default THREE_GPP(3gp格式 
             * ，H263视频/ARM音频编码)、MPEG-4、RAW_AMR(只支持音频且音频编码要求为AMR_NB) 
             */  
            mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB);  
  
            /* ③准备 */  
            mMediaRecorder.setOutputFile(filePath);  
            mMediaRecorder.setMaxDuration(MAX_LENGTH);  
            mMediaRecorder.prepare();  
            /* ④开始 */  
            mMediaRecorder.start();  
            // AudioRecord audioRecord.  
            /* 获取开始时间* */  
            startTime = System.currentTimeMillis();  
            updateMicStatus();  
            Log.i("ACTION_START", "startTime" + startTime);  
        } catch (IllegalStateException e) {  
            Log.i(TAG,  
                    "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"  
                            + e.getMessage());  
        } catch (IOException e) {  
            Log.i(TAG,  
                    "call startAmr(File mRecAudioFile) failed!"  
                            + e.getMessage());  
        }  
    }  
  
    /** 
     * 停止录音 
     * 
     */  
    public long stopRecord() {  
        if (mMediaRecorder == null)  
            return 0L;  
        endTime = System.currentTimeMillis();  
        Log.i("ACTION_END", "endTime" + endTime);  
        mMediaRecorder.stop();  
        mMediaRecorder.reset();  
        mMediaRecorder.release();  
        mMediaRecorder = null;  
        Log.i("ACTION_LENGTH", "Time" + (endTime - startTime));  
        return endTime - startTime;  
    }  
  
    private final Handler mHandler = new Handler();  
    private Runnable mUpdateMicStatusTimer = new Runnable() {  
        public void run() {  
            updateMicStatus();  
        }  
    };  
  
    /** 
     * 更新话筒状态 
     * 
     */  
    private int BASE = 1;  
    private int SPACE = 100;// 间隔取样时间  
  
    private void updateMicStatus() {  
        if (mMediaRecorder != null) {  
            double ratio = (double)mMediaRecorder.getMaxAmplitude() /BASE;  
            double db = 0;// 分贝  
            if (ratio > 1)  
                db = 20 * Math.log10(ratio);  
            Log.d(TAG,"分贝值："+db);  
            mHandler.postDelayed(mUpdateMicStatusTimer, SPACE);  
        }  
    }  
}  

AudioRecord：

这个类可以获得具体的音源数据值。将一段音源数据用read(byte[] audioData, int offsetInBytes, int sizeInBytes)方法从缓冲区读取到我们传入的字节数组audioData后，便可以对其进行操作，如求平方和或绝对值的平均值。这样可以避免个别极端值的影响，使计算的结果更加稳定。求得平均值之后，如果是平方和则代入常数系数为10的公式中，如果是绝对值的则代入常数系数为20的公式中，算出分贝值。演示代码如下：[java] view plain copypackage com.example.myapp;  
  
import android.media.AudioFormat;  
import android.media.AudioRecord;  
import android.media.MediaRecorder;  
import android.util.Log;  
  
/** 
 * Created by greatpresident on 2014/8/5. 
 */  
public class AudioRecordDemo {  
  
    private static final String TAG = "AudioRecord";  
    static final int SAMPLE_RATE_IN_HZ = 8000;  
    static final int BUFFER_SIZE = AudioRecord.getMinBufferSize(SAMPLE_RATE_IN_HZ,  
                    AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);  
    AudioRecord mAudioRecord;  
    boolean isGetVoiceRun;  
    Object mLock;  
  
    public AudioRecordDemo() {  
        mLock = new Object();  
    }  
  
    public void getNoiseLevel() {  
        if (isGetVoiceRun) {  
            Log.e(TAG, "还在录着呢");  
            return;  
        }  
        mAudioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,  
                SAMPLE_RATE_IN_HZ, AudioFormat.CHANNEL_IN_DEFAULT,  
                AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, BUFFER_SIZE);  
        if (mAudioRecord == null) {  
            Log.e("sound", "mAudioRecord初始化失败");  
        }  
        isGetVoiceRun = true;  
  
        new Thread(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                mAudioRecord.startRecording();  
                short[] buffer = new short[BUFFER_SIZE];  
                while (isGetVoiceRun) {  
                    //r是实际读取的数据长度，一般而言r会小于buffersize  
                    int r = mAudioRecord.read(buffer, 0, BUFFER_SIZE);  
                    long v = 0;  
                    // 将 buffer 内容取出，进行平方和运算  
                    for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {  
                        v += buffer[i] * buffer[i];  
                    }  
                    // 平方和除以数据总长度，得到音量大小。  
                    double mean = v / (double) r;  
                    double volume = 10 * Math.log10(mean);  
                    Log.d(TAG, "分贝值:" + volume);  
                    // 大概一秒十次  
                    synchronized (mLock) {  
                        try {  
                            mLock.wait(100);  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                    }  
                }  
                mAudioRecord.stop();  
                mAudioRecord.release();  
                mAudioRecord = null;  
            }  
        }).start();  
    }  
}  
实测结果（设备小米2S），MediaRecorderDemo波动很大，只要对麦克风一吹气，分贝值就能上90：


而AudioRecordDemo就很稳定了，很用力吹气也很难到88以上：